Question

随着人们对硒的性质深入认识及产品硒的纯度提高，硒的应用范围越来越广。某科学小组以硫铁矿生产硫酸过程中产生的含硒物料（主要含S、Se、Fe₂O₃、CuO、ZnO、SiO₂等）提取硒，设计流程如下：

回答下列问题：

(1)“脱硫”时，测得脱硫率随温度的变化如图。随着温度的升高，脱硫率呈上升趋势，其原因是______。最佳温度是________。

(2)“氧化酸浸”中，Se转化成H₂SeO₃，该反应的离子方程式为_____________。

(3)采用硫脲[(NH₂)₂CS]联合亚硫酸钠进行“控电位还原”，将电位高的物质先还原，电位低的物质保留在溶液中，以达到硒与杂质金属的分离。下表是“氧化酸浸”液中主要粒子的电位。

①控制电位在0.740～1.511V范围内，在氧化酸浸液中添加硫脲，可选择性还原ClO₂。该过程的还原反应（半反应）式为___________。

②为使硒和杂质金属分离，用亚硫酸钠还原时的最低电位应控制在_____V。

(4)粗硒的精制过程：Na₂SO₃浸出[Se转化成硒代硫酸钠（Na₂SeSO₃）]→Na₂S净化→H₂SO₄酸化等步骤。

①净化后的溶液中c(S^2-)达到0.026 mol·L^－1，此时溶液中的c(Cu²⁺)的最大值为________，精硒中基本不含铜。[K_sp(CuS)=1.3×10^－36]   

②硒代硫酸钠酸化生成硒的化学方程式为____________。

(5)对精硒成分进行荧光分析发现，精硒中铁含量为32 μg·g^－1，则精硒中铁的质量分数为________ %，与粗硒中铁含量为0.89%相比，铁含量明显降低。

Answer

温度升高，单质硫在煤油中的溶解度增加 95℃ 4ClO3－+ 4H+ + Se＝4ClO 2↑+ H2O + H2SeO3 ClO2 + 4H+ + 5e-＝Cl－ + 2H2O 0.345 5.0×10－35 mol·L－1 Na2SeSO3 + H2SO4＝Na2SO4 + Se↓+ SO2↑+ H2O 3.2×10－3

【解析】

(1)结合含硒物料的成分和脱硫率随温度的变化图分析；

(2)“氧化酸浸”中，Se在酸性条件下，与氯酸钠发生氧化还原反应转化成H2SeO3；

(3)①根据表格数据，控制电位在0.740～1.511V范围内，ClO2被还原为Cl-；

②结合题意，根据“氧化酸浸”液中主要粒子的电位表数据，分析使硒和杂质金属分离最低电位；

(4) ①利用溶度积表达式Ksp(CuS)= c(S2-)∙ c(Cu2+)，结合已知条件计算；

②根据精制流程，硒代硫酸钠与硫酸发生氧化还原反应转化为硒单质；

(5)根据1g精硒中铁含量来计算铁的质量分数。

(1)含硒物料（主要含S、Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2等）中含有硫单质，向物料中加入煤油，硫转移到煤油中，说明硫易溶于煤油，结合脱硫率随温度的变化图曲线变化，温度越高，硫单质在煤油中的溶解度越大，且温度控制在95℃脱硫率最高；

(2)“氧化酸浸”中，Se在酸性条件下，与氯酸钠发生氧化还原反应转化成H2SeO3，离子反应方程式为：4ClO3－+ 4H+ + Se＝4ClO 2↑+ H2O + H2SeO3；

(3)①根据表格数据，控制电位在0.740～1.511V范围内，在酸性条件下，ClO2得电子被还原为Cl-，该过程的还原反应（半反应）式为：ClO2+4H++5e-=Cl－+2H2O；

②根据题意，电位高的物质先还原，电位低的物质保留在溶液中，以达到硒与杂质金属的分离，结合“氧化酸浸”液中主要粒子的电位表数据，金属离子的电位都低于0.345，要使硒与杂质金属的分离，最低电位要不低于0.345；

(4) ①已知：c(S2-)=0.026 mol·L－1，Ksp(CuS)＝c(S2-)·c(Cu2+)=1.3×10－36，c(Cu2+)= =5.0×10－35 mol·L－1；

②根据精制流程：Na2SO3浸出[Se转化成硒代硫酸钠（Na2SeSO3）]→Na2S净化→H2SO4，硒代硫酸钠与硫酸发生氧化还原反应转化为硒单质，化学方程式为：Na2SeSO3 + H2SO4＝Na2SO4 + Se↓+ SO2↑+ H2O；

(5)设精硒的质量为1g，则1g精硒中含有的铁的质量=32 μg·g－1×1g=32μg=3.2×10-5g，则精硒中铁的质量分数==3.2×10－3%。